Un reciente estudio publicado en PNAS presenta un avance significativo en la investigación sobre el síndrome de Down al optimizar una estrategia de silenciamiento del cromosoma 21 extra mediante la integración del gen XIST utilizando tecnología CRISPR-Cas9. Este enfoque, inspirado en el mecanismo natural de inactivación del cromosoma X, logra mejorar notablemente la precisión y eficacia en células in vitro, abriendo nuevas perspectivas terapéuticas para corregir el desequilibrio génico propio de la trisomía 21. Sin embargo, junto a su potencial, surgen importantes interrogantes científicos y bioéticos, especialmente en relación con su posible aplicación en embriones humanos y los riesgos asociados a la edición genética. Un avance prometedor que invita a reflexionar sobre los límites y responsabilidades de la ciencia.
El Síndrome de Down (SD), etiológicamente vinculado a la presencia de una tercera copia del cromosoma 21 humano (HSA21), conlleva un desequilibrio en la dosificación génica y una desregulación del transcriptoma celular.
Un trabajo recientemente publicado en la prestigiosa revista PNAS muestra una nueva metodología que optimiza la integración del gen XIST como estrategia terapéutica molecular [1]
Mimetismo del Silenciamiento del Cromosoma X
El enfoque se basa en la traslación del mecanismo de la “lionización”, por el que de forma natural se inactiva uno de los dos cromosomas X en las células de los embriones tempranos de las hembras de mamífero durante las primeras divisiones celulares del embrión. Un fenómeno que sucede al azar por la inactivación del X paterno o el materno en cada célula, pero cuyo resultado fisiológico final es una “compensación de dosis génica en mamíferos”. Es decir, transcurrida la fase embrionaria a los efectos de expresión génica, solo están activos los genes de uno de los cromosmas X tanto en las hembras como en los machos de mamífero. El factor que provoca esa inactivación es el gen Xist, que produce un ARN no codificante largo (lncRNA) XIST que actúa como el efector principal de la inactivación del cromosoma X (ICX). Su función consiste en el reclutamiento de complejos modificadores de la cromatina que inducen cambios epigenéticos (como la metilación del ADN y la desacetilación de histonas), transformando la eucromatina en heterocromatina facultativa transcripcionalmente inerte. Es un proceso conocido como “silenciamiento” genético, es decir, lograr que determinados genes dejen de codificar ciertas proteínas relacionadas con la disfunción que se pretende corregir.
Intentos previos han tratado de utilizar este mecanismo de forma dirigida para silenciar uno de los tres cromosomas 21, dejando activos los otros dos. Otro reto es que el cromosoma que se silencie sea el mismo en todas las células del organismo sobre el que se actúe, embrión o adulto. De momento se está en la fase de ensayar las técnicas necesarias en sistemas celulares in vitro.
Antecedentes
Tal como hemos informado previamente de forma exhaustiva, otros ensayos relacionados con intentos de silenciar el cromosoma excedentario del síndrome de Down han logrado la inserción del gen XIST en el locus Dyrk1a del 
Intentos anteriores utilizando nucleasas de dedos de zinc (ZFN) enfrentaron barreras críticas, como la baja eficiencia de transfección e integración, debido al gran tamaño de la secuencia del gen XIST (~14 kb) que dificultaba su transporte e inserción en el lugar exacto, o la falta de especificidad alélica, consistente en la dificultad para dirigir la integración exclusivamente a la copia supernumeraria sin afectar las copias disómicas, que sí resultan necesarias.
Avances de la actual investigación
El estudio publicado en PNAS presenta un protocolo optimizado que incrementa la eficiencia de integración genómica al rango del 20-40% de las células, mediante cuatro estrategias técnicas relacionadas con el uso de la tecnología de edición genómica CRISPR-Cas9.
- Fusión Cas9-Exonucleasa (Cas9-exo).
Para optimizar la eficacia de CRISPR-Cas9, se ha diseñado una proteína de fusión que integra la Cas9 con una exonucleasa del fago λ. Esta modificación permite la generación de extremos cohesivos (overhangs) de cadena sencilla en los sitios de corte del ADN diana y del vector donante, favoreciendo la vía de reparación de unión de extremos no homólogos (NHEJ) dirigida o mecanismos de recombinación que incrementan la tasa de inserción. Esto facilita el acoplamiento del gen XIST con más precisión.
- Diseño de sgRNA dirigidos a SNP específicos.
Para lograr el silenciamiento selectivo del mismo cromosoma adicional elegido, se utilizaron polimorfismos de un solo nucleótido (SNP). Se diseñaron cuatro ARN guías, sgRNA, mediante la búsqueda de SNPs distintos entre las tres copias del cromosoma 21. De este modo se tendría certeza de que la acción de CRISPR/Cas9 se ejercería siempre sobre el mismo cromosoma en las distintas células.
- Ensamblaje de sgRNA en Tándem.
La utilización del plásmido PX459 para expresar múltiples sgRNA en tándem optimiza la cinética de corte de la Cas9. Dos de los guías se dirigen al locus genómico aceptor y otras dos al plásmido donante, maximizando la liberación de la secuencia XIST y su posterior integración en el sitio diana.
- Modificación del Vector Donante y Control Transcripcional.
El plásmido donante, necesario para la integración de la secuencia XIST en el genoma de las células receptoras, fue sometido a ingeniería para inhibir su replicación autónoma y permitir una expresión inducible. Esto proporciona un control temporal sobre la activación de XIST, permitiendo estudiar la reversibilidad de los fenotipos celulares asociados a la trisomía.
Todas estas modificaciones del método CRISPR mejoraron muy significativamente la eficiencia de integración del gen XIST largo (14 kb) en un cromosoma 21 determinado, lo cual es muy importante a los efectos de evitar efectos colaterales. El silenciamiento parcial del cromosoma 21 elegido pudo comprobarse con otra serie de técnicas: PCR, clonación celular, inmunotinción y FISH.
Nuevas perspectivas y problemas éticos
Este avance abre nuevas perspectivas en el tratamiento de aneuploidías. La capacidad de integrar secuencias de gran tamaño con alta especificidad alélica reduce los riesgos de efectos colaterales no deseados (off-target) y sienta las bases para futuras intervenciones de terapia cromosómica en estadios tempranos del desarrollo o en líneas celulares específicas afectadas por la dosis génica.
La posibilidad de proceder a un silenciamiento eficaz y selectivo, dirigido con precisión a las regiones cromosómicas que pretenden neutralizarse, sitúa al abordaje del Síndrome de Down más cerca de un tratamiento eficaz. Este era el anhelo de Jérôme Lejeune, prestigioso genetista que identificó la trisomía del cromosoma 21 como la causa genética de este síndrome.
Pero no debe obviarse que los actuales avances están restringidos a intervenciones sobre poblaciones celulares -procedentes de fibroblastos de embriones de ratón- cultivadas in vitro. Ahora falta lo más difícil: pasar de lo experimentado in vitro, a las células in vivo. Se trata de trasladar esta edición genética, de inserción del gen XIST y posterior silenciamiento de los genes localizados en el cromosoma supernumerario del síndrome de Down, a todas las células del individuo afectado. Esto es imposible en adultos, por lo que requeriría modificar genéticamente embriones tempranos, de forma que todas las células del organismo desarrollado a partir de ellos incorporasen estas modificaciones.
Hoy resulta inviable esta posibilidad, debido a los enormes riesgos que conlleva una modificación genética masiva en un embrión, cuyas consecuencias futuras resultan imprevisibles.
La posibilidad de obtener alteraciones no deseadas en la expresión génica, dada la interconexión de las distintas secuencias del genoma completo del individuo aún no bien conocida, constituye una barrera hoy infranqueable que limita la aplicación de estas experimentaciones sobre embriones humanos. De hecho, sigue en pie la moratoria adoptada en varias reuniones científicas internacionales relacionadas con la utilización de las técnicas de modificación con CRISPR/Cas9 en la línea germinal y embriones humanos [2].
Finalmente, deben regularse estrictamente las posibilidades de este nuevo avance en inserción y silenciamiento genético en cuanto a prácticas eugenésicas, que persiguieran obtener genomas “de diseño” en los que se potenciasen o incorporasen nuevas características, tal como se pretende desde las corrientes transhumanistas y posthumanistas.
Nicolás Jouve
Catedrático Emérito de Genética de la Universidad de Alcalá
Miembro del Observatorio de Bioética
Universidad Católica de Valencia
Julio Tudela
Observatorio de Bioética
Instituto Ciencias de la Vida
Universidad Católica de Valencia
[1] Lian, G., Khabazeh, A., Sheen, V. «A modified CRISPR/Cas9 approach in silencing the triplication in Down syndrome: A treatment path XISTs». PNAS. 123 (16) (2026) e2517953123. https://doi.org/10.1073/pnas.2517953123 [2] Baltimore, D., Berg, P., Botchan, M. et al. Biotechnology. A prudent path forward for genomic engineering and germline gene modification. Science. 348 (6230) (2015) 36–38.
